Здравствуйте дорогие слушатели нашей онлайн-школы! Сегодня у нас заключительное занятие. И тема его звучит так: «Приборы учёта, устанавливаемые на тепловых пунктах»
При эксплуатации тепловых энергоустановок используются соответствующие Правила.
1. Федеральный закон от 27.07.2010 года № 190-ФЗ «О теплоснабжении»;
2. При эксплуатации приборов учёта тоже используются «Правила учёта тепловой энергии теплоносителя». Зарегистрировано Министерством юстиции Российской Федерации 25 сентября 1995 г. (Регистрационный № 954)
В Правилах изложены основные организационные и технические требования к учету тепловой энергии и теплоносителя у источников и потребителей тепла в водяных и паровых системах теплоснабжения. Даны основные требования к приборам учета тепловой энергии.
Предназначены для специалистов и персонала, занятых эксплуатацией систем теплоснабжения, узлов учета, разрабатывающих средства измерения тепловой энергии, массы теплоносителей и его параметров.
Кроме основных положений к приборам учёта тепловой энергии, есть перечень приборов, которые должны устанавливаться:
2.1.2. На каждом узле учета тепловой энергии источника теплоты с помощью приборов должны определяться:
- время работы приборов узла учета;
- отпущенная тепловая энергия;
- масса (объем) теплоносителя, отпущенного и полученного источником теплоты соответственно по подающему и обратному трубопроводам;
- масса (объем) теплоносителя, расходуемого на подпитку системы теплоснабжения;
- тепловая энергия, отпущенная за каждый час;
- масса (объем) теплоносителя, отпущенного источником теплоты по подающему трубопроводу и полученного по обратному трубопроводу за каждый час;
- масса (объем) теплоносителя, расходуемого на подпитку систем теплоснабжения за каждый час;
- среднечасовая и среднесуточная температура теплоносителя в подающем, обратном трубопроводах и трубопроводе холодной воды, используемой для подпитки;
- среднечасовое давление теплоносителя в подающем, обратном трубопроводах и трубопроводе холодной воды, используемой для подпитки.
Среднечасовые и среднесуточные значения параметров теплоносителя определяются на основании показаний приборов, регистрирующих параметры теплоносителя.
Можно утверждать, что наиболее очевидным из аспектов организации учета является аспект выполнения измерений: в самом деле, в обыденном сознании даже сами понятия «учет» и «измерения» в определенной степени синонимичны, связаны с представлением характеристик или параметров объекта учета в виде, пригодном для восприятия человеком или дальнейшей обработки при помощи технических средств.
Принципиальное отличие тепловых измерений от измерений, например, электроэнергии состоит в том, что они не могут быть осуществлены прямыми методами. Значения тепловой энергии вычисляются по определенным алгоритмам как функция таких параметров теплоносителя, как его масса и энтальпия, причем каждый из данных параметров также определяется на основе косвенных измерений.
В основе измерений тепловой энергии лежит ее термодинамическое толкование, согласно которому «тепло — это то, что благодаря температурной разности передается от системы с большей температурой к другой системе с меньшей температурой, в то время как эти системы приведены в контакт между собой. Тепло подобно работе является переходящей величиной: оно никогда не содержится в теле». В соответствии с этим определением МОЗМ–Р75 рекомендована следующая формула для учета количества тепловой энергии:
(1) Q = G (h1 – h2),
где G — масса теплоносителя в системе теплоснабжения, h1, h2 — энтальпия теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах системы соответственно; данная формула используется практически во всех странах, где организован коммерческий учета тепла.
Уравнение (1) имеет очень простой вид, однако ни один из входящих в него членов недоступен для прямого измерения. Практически измерены могут быть не масса, а расход, причем чаще даже не расход массы, а расход объема теплоносителя, а также его температура и давление. При таких исходных данных энтальпия может быть вычислена как функция температуры и давления, а масса — как интеграл расхода массы за определенный интервал времени. В случае измерения расхода объема теплоносителя для перехода к массе необходимо вычислять его плотность, также зависящую от давления и температуры.
Мы можем долго продолжать теоретические разработки этой темы, но остановимся на практическом решении, а именно на приборах учёта.
В настоящее время (как впрочем и раньше) для измерений тепловой энергии и параметров теплоносителя традиционно используются приборные средства, к которым относятся теплосчетчики и тепловычислители.
Согласно одному из существующих определений (Правил учёта тепловой энергии) теплосчетчик — это «прибор или комплект приборов (средство измерения), предназначенный для определения количества теплоты и измерения массы и параметров теплоносителя». Когда речь идет о комплекте приборов, подразумевается, что в него входят тепловычислитель и измерительные преобразователи. Тепловычислитель — это «устройство, обеспечивающее расчет количества теплоты на основе входной информации о массе, температуре и давлении теплоносителя Встречались (например, в проектах ГОСТ на теплосчетчики) и другие определения, в соответствии с которыми теплосчетчик — это средство измерений, измеряющее тепловую энергию по параметрам теплоносителя, а тепловычислитель — по поступающим на его входы сигналам от средств измерений параметров теплоносителя. Такими средствами являются измерительные преобразователи: согласно ГОСТ 16263 [12], преобразователем расхода (объема, массы, давления, температуры) называется «средство измерений, предназначенное для выработки сигнала о расходе (объеме, массе, давлении, температуре) в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем». Следует уточнить, что измерительный прибор, наоборот, вырабатывает сигнал измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.
Существующие методы выполнения измерений параметров теплоносителя, в частности, его количества (расхода) достаточно разнообразны и хорошо отработаны. Традиционны тахометрический метод, являющийся методом прямого измерения объема теплофикационной воды, а также метод переменного перепада давления. Не меньшее распространение находят методы измерения скорости потока при помощи ультразвука, основанные на измерении разности времени распространения импульсов по потоку и против, а также на эффекте Доплера; вихревой метод с различными способами съема пульсаций и т.д.
Какие бы измерительные преобразователи не использовались, в результате своей работы они преобразуют значения соответствующих параметров теплоносителя в электрические сигналы, обрабатываемые вторичным прибором — вычислителем. При этом сами преобразователи могут являться как «самостоятельными» средствами измерений, так и входить в состав «неделимого» теплосчетчика, аттестуемого как единое целое; соответственно, в современной практике можно выделить два подхода к конструированию приборов учета тепловой энергии. В первом из них вычислитель и вторичные (промежуточные) измерительные преобразователи совмещаются «идеологически» и конструктивно, образуя именно теплосчетчик (например, «Взлет ТСР», СВТУ-10М и др.). При втором подходе признается самостоятельное существование тепловычислителя как средства измерений, воспринимающего «готовые» данные о значениях параметров теплоносителя и ориентированного на использование в составе комбинированных и составных теплосчетчиков, куда входят также измерительные преобразователи (расхода, температуры, давления) со стандартизованными выходными сигналами (СПТ, ВКТ и др.). В соответствии с существующей нормативно-правовой базой необходима сертификация комбинированного теплосчетчика, в составе которого заявлен конкретный вычислитель и измерительные преобразователи Очевидно, что при первом подходе разработчик среди прочих должен решать вопросы способов и методов измерений параметров теплоносителя. При втором происходит абстрагирование от природы измерений данных параметров, что представляется допустимым, т.к. измерительная часть комбинированного теплосчетчика (преобразователи, работающие в комплекте с вычислителем) обеспечивают получение необходимых для реализации алгоритмов измерения энергии данных с требуемой точностью.
Практическая популярность второго подхода во многом объясняется исторической спецификой производителей приборов учета, которая здесь раскрываться не будет. С другой стороны, и потребитель средств учета, как конечный, т.е. абонент тепловых сетей, так и проектно-монтажная организация, также зачастую «поддерживает» именно такой подход. Ведь он дает возможность самостоятельно комплектовать узлы учета оптимальным как по техническим, так и по стоимостным характеристикам оборудованием различных производителей и от различных поставщиков. Отсюда можно сделать вывод, что описываемый подход весьма и весьма жизнеспособен. Что касается вопросов обеспечения требуемой точности измерений составными и комбинированными теплосчетчиками на базе таких вычислителей как комплектами разнородных средств измерений, то мы снова возвращаемся к вопросу разработки и соблюдения соответствующих методик выполнения измерений.
Находят применение и подходы, являющиеся с точки зрения двух вышеописанных своего рода компромиссными. Так ряд производителей выпускает комплекты, состоящие из вычислителя и расходомеров, которые изначально сертифицированы вместе как теплосчетчик, но по своей конструкции и принципам действия выполнены так, что и вычислитель, и расходомеры могут работать в комплекте с расходомерами и вычислителями других производителей соответственно. В качестве примера здесь можно сослаться на датский теплосчетчик с вычислителем Multical и ультразвуковыми расходомерами Ultraflow: на основе данных продуктов в России сертифицирован ряд составных теплосчетчиков, например, СТ-3, в состав которого входят названный Multical и тахометрические счетчики воды ВСТ.
Очевидно, что при любом из описанных подходов теплосчетчик все равно содержит в своем составе (если не конструктивно, то функционально, логически) тепловычислитель, как алгоритм или комплекс алгоритмов расчета количества тепловой энергии на основе «готовых» и периодически, т.е. в течение определенного цикла измерений, обновляемых данных о значениях параметров теплоносителя. Кроме того, все вычислители являются не только средствами измерений, но и приборами учета, реализуя, помимо функций измерения, функции накопления и хранения информации о параметрах тепловой энергии и теплоносителя. Очевидно, что вопросы измерений (независимо от того, в какой сфере эти измерения производятся) должны быть проработаны метрологическими службами и узаконены на государственном уровне (в этом и состоит единство измерений).
